DE3617375C2 - - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Gleichstromfernspeisung gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a circuit arrangement for DC remote power supply according to the preamble of claim 1.
Solche Schaltungsanordnungen zur Gleichstromfernspeisung sind bekannt, beispielsweise durch die US-PS 36 49 769. Nachteilig ist bei allen bekannten Schaltungen der enge Strombereich. So ist die Schaltung nach dem zitierten US-Patent lediglich für einen Strombereich von 25 bis 100 mA geeignet. Sie ist auch nur dann geeignet, wenn der Spannungsabfall an der elektronischen Drossel unwichtig ist. So fallen an der elektronischen Drossel bei 100 mA mehr als 36 V ab (R 1 und R 1′ = jeweils 180 Ohm). Bei Strömen von <25 mA gehen die beiden Längstransistoren Q 1 und Q 1′ in die Sättigung und kappen somit die Wechselspannung. Durch die deutsche Auslegeschrift 17 63 627 ist ein Überlastschutz für eine Serienregelschaltungsanordnung bekannt geworden, bei der die Ausgangsspannung unabhängig von der Eingangsspannung und der Belastung konstant gehalten werden soll. Der Spannungsabfall an der Regelstrecke entspricht damit jeweils der Differenz zwischen ungeregelter Eingangsspannung und geregelter Ausgangsspannung und ändert sich entsprechend stark. Such circuit arrangements for remote DC power supply are known, for example from US-PS 36 49 769. A disadvantage of all known circuits is the narrow current range. The circuit according to the cited US patent is only suitable for a current range from 25 to 100 mA. It is only suitable if the voltage drop across the electronic choke is not important. For example, at 100 mA the electronic choke drops more than 36 V (R 1 and R 1 ' = 180 ohms each). At currents of <25 mA, the two series transistors Q 1 and Q 1 'go into saturation and thus cut the AC voltage. From the German design specification 17 63 627, overload protection for a series control circuit arrangement has become known in which the output voltage is to be kept constant regardless of the input voltage and the load. The voltage drop across the controlled system thus corresponds to the difference between unregulated input voltage and regulated output voltage and changes accordingly.
Der Erfindung lag die folgende Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Gleichstromfernspeisung der eingangs genannten Art anzugeben, welche einen breiten Strombereich, einen geringen Spannungsverlust auch bei großen Strömen sowie einen hohen Wechselstromwiderstand aufweist. The invention was based on the following object, a Circuit arrangement for DC remote supply of the input specified type, which specify a wide current range, a small loss of voltage even with large ones Currents and a high AC resistance.
Diese erfindungsgemäße Aufgabe wurde gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.This object of the invention has been achieved by the characterizing Features of claim 1.
Die Speiseeinrichtung gemäß der Erfindung weist den Vorteil auf, daß ein Betrieb mit breitem Strombereich möglich ist. In einem Ausführungsbeispiel beträgt der Strombereich 0 bis 300 mA. Der Spannungsverlust ist auch bei hohen Lastströmen sehr gering, bei dem genannten Ausführungsbeispiel beträgt der Spannungsverlust bei einem Laststrom von 300 mA lediglich 4 V bei 48 V Speisespannung.The feed device according to the invention has the advantage that operation with a wide current range is possible. In one embodiment, the current range is 0 to 300 mA. The voltage loss is even with high load currents is very low in the exemplary embodiment mentioned the voltage loss at a load current of 300 mA only 4 V at 48 V supply voltage.
Ein weiterer Vorteil liegt in der Aufwandsgünstigkeit der Speiseeinrichtung. Ferner weist die Speiseeinrichtung neben der gleichstrommäßigen Niederohmigkeit und der wechselstrommäßigen Hochohmigkeit Kurzschlußfestigkeit auf.Another advantage is the low cost of the Dining facility. Furthermore, the feeding device has in addition the direct current low impedance and the alternating current High impedance short-circuit strength.
Optimale Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich durch die Unteransprüche.Optimal configurations of the invention result from the subclaims.
Es folgt die Beschreibung der Erfindung anhand der Figuren.The description of the invention follows with the aid of the figures.
Fig. 1 zeigt die elektronische Drossel der Speiseeinrichtung zwischen einem Pol der Spannungsquelle und einer Ader der Zweidrahtleitung. Fig. 1 shows the electronic choke of the feed device between a pole of the voltage source and a wire of the two-wire line.
In Fig. 2 ist eine symmetrische Speiseeinrichtung mit zwei elektronischen Drosseln zwischen den beiden Adern und den beiden Polen der Spannungsquelle gezeichnet.In FIG. 2 a symmetrical supply device with two electronic chokes between the two cores and the two poles of the voltage source is shown.
In Fig. 1 ist ein Längstransistor Ts 3 zwischen der a-Ader der Zweidrahtleitung und dem einen Pol -48 V der Spannungsversorgung in Reihe mit einem Emitterwiderstand R 5 erkennbar. Seine Basis wird über einen Widerstand R 1 vom zweiten Pol der Spannungsquelle 0 V gespeist. Dieser Längstransistor Ts 3 bildet mit seiner Kollektor-Emitterstrecke und mit seinem Emitterwiderstand R 5 die eigentliche elektronische Drosselstrecke. Erkennbar ist ferner ein Steuertransistor Ts 2, der mit seiner Kollektor-Emitter-Strecke an die Basis des Längstransistors Ts 3 bzw. an einen Pol - 48 V der Spannungsquelle geschaltet ist und dessen Basis über einen Widerstand R 4 und über die Emitter-Kollektor-Strecke eines Quertransistors Ts 1 von einem Punkt konstanter Spannung (-2,7 V) gespeist wird. Diese Konstantspannungsquelle besteht aus einem Widerstand R 2, der an 0 V der Spannungsquelle geschaltet ist, und einer Zenerdiode D 1, die an -48 V der Spannungsquelle liegt. Die Basis des Quertransistors Ts 1 wird über einen Widerstand R 3 und eine Diode D 2 vom Potential an der Ader a der Leitung gespeist. Die Basis des Steuertransistors Ts 2 ist über eine Parallelschaltung eines Siebkondensators C 1 mit einem Widerstand R 6 mit dem Emitter des Längstransistors Ts 3 verbunden.In Fig. 1 is a longitudinal transistor Ts 3 between the a Vein of the two-wire line and the one pole of -48 V recognizable 5 of the voltage supply in series with an emitter resistor R. Its base is fed via a resistor R 1 from the second pole of the 0 V voltage source. This series transistor Ts 3 , with its collector-emitter path and with its emitter resistor R 5, forms the actual electronic choke path. Also recognizable is a control transistor Ts 2 , which is connected with its collector-emitter path to the base of the series transistor Ts 3 or to a pole - 48 V of the voltage source and whose base is connected via a resistor R 4 and the emitter-collector Route of a transverse transistor Ts 1 is fed from a point of constant voltage (-2.7 V). This constant voltage source consists of a resistor R 2 , which is connected to 0 V of the voltage source, and a Zener diode D 1 , which is connected to -48 V of the voltage source. The base of the transverse transistor Ts 1 is fed via a resistor R 3 and a diode D 2 from the potential on the wire a of the line. The base of the control transistor Ts 2 is connected to the emitter of the series transistor Ts 3 via a parallel connection of a filter capacitor C 1 with a resistor R 6 .
Der Quertransistor Ts 1 wird angesteuert, sobald der Spannungsabfall an der elektronischen Drosselstrecke unter 1,8 V zu sinken droht. Es setzt dann ein Strom ein von 0 V, über Widerstand R 2, Emitter-Basis-Strecke des Quertransistors Ts 1, Widerstand R 3, Diode D 2, Kollektor-Emitter-Strecke des Längstransistors Ts 3 und Emitter-Widerstand R 5 nach -48 V der Spannungsquelle. Über die mehr oder weniger leitend gesteuerte Emitter-Kollektor-Strecke des Quertransistors Ts 1 setzt ein Strom ein, der über den Widerstand R 4 den Steuertransistor Ts 2 soweit leitend steuert, daß für den Längstransistor Ts 3 nur noch soviel Basisstrom übrig bleibt, daß sich an der Reihenschaltung seiner Emitter- Kollektor-Strecke mit dem Emitter-Widerstand R 5 ein Spannungsabfall in der geforderten Höhe von 1,8 V ergibt.The transverse transistor Ts 1 is activated as soon as the voltage drop across the electronic choke section threatens to drop below 1.8 V. A current then sets in from 0 V, via resistor R 2 , emitter-base section of transverse transistor Ts 1 , resistor R 3 , diode D 2 , collector-emitter section of series transistor Ts 3 and emitter resistor R 5 after - 48 V of the voltage source. Over the more or less conductive controlled emitter-collector path of the transverse transistor Ts 1 , a current is used which controls the control transistor Ts 2 to such an extent via the resistor R 4 that only enough base current remains for the series transistor Ts 3 that on the series connection of its emitter-collector path with the emitter resistor R 5 results in a voltage drop in the required amount of 1.8 V.
Dieser Gleichspannungsabfall wird, unabhängig vom Laststrom, konstant gehalten.This DC voltage drop, regardless of the load current, kept constant.
Damit ist die Aufgabe nach gleichstrommäßiger Niederohmigkeit und breitem Strombereich erfüllt. Die an der a-Ader auftretende, der Gleichspannung überlagerte Wechselspannung, beispielsweise Sprechpegel oder Datentöne, soll natürlich von der geschilderten Regelung nicht erfaßt werden; sie soll im Gegenteil durch die elektronische Drossel nicht beeinflußt werden. Hierfür muß die Regelstrecke im interessierenden Frequenzbereich unwirksam sein. Das bewirkt der Siebkondensator C 1 bzw. C 1′ sowie ein zweiter Siebkondensator C 2 bzw. C 2′ zwischen Kollektor des Quertransistors Ts 1 und -48 V gemäß Fig. 2. Dadurch, daß der erste Siebkondensator C 1 an dem Emitter des Längstransistors Ts 3 statt an -48 V geschaltet ist, wird zusätzlich eine sich günstig auswirkende Stromgegenkopplung bewirkt.This fulfills the task of low-impedance direct current and a wide current range. The AC voltage occurring at the a wire, superimposed on the DC voltage, for example speech levels or data tones, is of course not to be covered by the regulation described; on the contrary, it should not be influenced by the electronic choke. For this, the controlled system must be ineffective in the frequency range of interest. This causes the filter capacitor C 1 or C 1 ' and a second filter capacitor C 2 or C 2' between the collector of the transverse transistor Ts 1 and -48 V according to FIG. 2. Characterized in that the first filter capacitor C 1 at the emitter of the series transistor Ts 3 is switched instead of at -48 V, a favorable negative current feedback is additionally effected.
Die Schaltung weist auch die gewünschte Kurzschlußfestigkeit auf, wenn der Emitter-Widerstand R 5 des Längstransistors Ts 3 richtig dimensioniert ist. Dann erreicht der Spannungsabfall an R 5 beispielsweise bei einem Laststrom von 330 mA die Schwellenspannung der Basis-Emitter-Strecke des Steuertransistors Ts 2. Dieser wird dann noch niederohmiger und verringert den Basisstrom des ersten Längstransistors Ts 3, wodurch der Laststrom auf 330 mA begrenzt wird.The circuit also has the desired short-circuit strength if the emitter resistor R 5 of the series transistor Ts 3 is correctly dimensioned. Then the voltage drop across R 5, for example at a load current of 330 mA, reaches the threshold voltage of the base-emitter path of the control transistor Ts 2 . This then becomes even more low-resistance and reduces the base current of the first series transistor Ts 3 , as a result of which the load current is limited to 330 mA.
Soll die Verlustleistung des Längstransistors Ts 3 im Überlastfall klein gehalten werden, so wird vorteilhafterweise eine rückläufige Strombegrenzung eingesetzt. Dies wird erreicht nach Anspruch 3 durch Verbinden der Basis des Steuertransistors Ts 2 über eine Reihenschaltung eines Widerstandes R 7 und einer weiteren Zenerdiode D 3 mit der a-Ader der Leitung (Fig. 2). Dieser strichpunktiert gezeichnete Strompfad bewirkt in bekannter Weise, daß nach Erreichen der Laststromgrenze von 330 mA und Überschreiten der Zenerspannung der Zenerdiode D 3 der Laststrom stark verringert bzw. bei entsprechender Dimensionierung von R 7 völlig zurückgeht.If the power loss of the series transistor Ts 3 is to be kept small in the event of an overload, a decreasing current limitation is advantageously used. This is achieved according to claim 3 by connecting the base of the control transistor Ts 2 via a series connection of a resistor R 7 and a further Zener diode D 3 to the a wire of the line ( FIG. 2). This dashed-dotted current path has the known effect that after reaching the load current limit of 330 mA and exceeding the Zener voltage of the Zener diode D 3, the load current is greatly reduced or, if R 7 is appropriately dimensioned, completely decreases.
Die Diode D 2 verhindert, daß im Überlastfall an die Basis des Quertransistors Ts 1 eine unzulässig hohe Sperrspannung gelangt. The diode D 2 prevents an inadmissibly high reverse voltage from reaching the base of the transverse transistor Ts 1 in the event of an overload.
Damit ist auch zum großen Teil die Fig. 2 beschrieben.This also largely describes FIG. 2.
Die Fig. 2 zeigt den symmetrischen Aufbau der erfindungsgemäßen Speiseeinrichtung mit zwei gestrichelt umrandeten elektronischen Drosseln jeweils zwischen einer Ader und einem Pol der Spannungsquelle. Beide Drosseln weisen gleiche Anordnungen auf, die einander entsprechenden Transistoren sind jedoch jeweils vom Komplementärtyp, also der Längstransistor Ts 3 zwischen a-Ader und -48 V im rechten Teil ist vom npn-Typ, während der entsprechende Längstransistor Ts 3′ im linken Teil zwischen b-Ader und 0 V vom Typ pnp ist. Außerdem sind die einander entsprechenden Dioden jeweils umgekehrt gepolt (vgl. D 1 und D 1′, D 2 und D 2′, D 3 und D 3′). In der Fig. 2 ist außerdem ein Übertrager zur Aus- bzw. Einkopplung der Niederfrequenz NF von bzw. in die Zweidrahtleitung gezeichnet. Dieser Übertrager Ü enthält zwei symmetrische Primärwicklungen, die zwischen die beiden Adern in Reihe geschaltet sind und durch einen Koppelkondensator Cx miteinander verbunden sind. In diesem Fall bietet sich an, die Diode D 2 nicht direkt an der a-Ader anzuschließen (punktiert gezeichnet) sondern am Koppelkondensator Cx (strichliert gezeichnet), was eine weitere Siebung der Regelstrecke bewirkt. Fig. 2 shows the symmetrical structure of the feed device according to the invention with two dashed edged electronic chokes each between a wire and a pole of the voltage source. Both chokes have the same arrangements, but the corresponding transistors are each of the complementary type, that is, the series transistor Ts 3 between a wire and -48 V in the right part is of the npn type, while the corresponding series transistor Ts 3 ' in the left part between b wire and 0 V of the pnp type. In addition, the diodes corresponding to each other are reversed (see D 1 and D 1 ' , D 2 and D 2' , D 3 and D 3 ' ). FIG. 2 also shows a transformer for decoupling or coupling the low frequency NF from or into the two-wire line. This transformer U contains two symmetrical primary windings, which are connected in series between the two wires and are connected to one another by a coupling capacitor Cx . In this case, it is advisable not to connect the diode D 2 directly to the a wire (shown in dotted lines) but to the coupling capacitor Cx (shown in broken lines), which causes the controlled system to be screened further.
Mit geringem Aufwand ist somit eine Schaltung realisiert, die keinerlei Abgleich erfordert und in einem weiten Laststrombereich sicher arbeitet.A circuit can thus be implemented with little effort no adjustment required and in a wide load current range works safely.
Die Stromgrenze von 300 mA ist lediglich als Beispiel anzusehen. Selbstverständlich kann mit entsprechender Dimensionierung und bei entsprechender Transistorauswahl diese Grenze auch bei wesentlich höheren Strömen liegen.The current limit of 300 mA is only an example. Of course, with appropriate dimensioning and with appropriate transistor selection this limit are also at much higher currents.
Die Wiedereinschaltung nach einer Überlastung ist nicht dargestellt. Sie kann beispielsweise durch kurzzeitiges Abschalten der Speisespannung bewirkt werden oder durch völlige Entlastung der beiden Adern z. B. durch Unterbrechung der Zweidrahtleitung.The restart after an overload is not shown. For example, it can be switched off briefly the supply voltage can be effected or by complete relief of the two veins z. B. by interrupting the two-wire line.
Beim Anlegen der Speisespannung verhindern die leeren Siebkondensatoren ein Ansprechen der rückläufigen Strombegrenzung über die Dioden D 3 bzw. D 3′ und über die Widerstände R 7 bzw. R 7′. Die Längstransistoren Ts 3, Ts 3′ werden sofort leitend gesteuert, bevor sie durch die aufgeladenen Siebkondensatoren C 1, C 1′ über die Steuertransistoren Ts 2, Ts 2′ gesperrt gehalten werden könnten. When the supply voltage is applied, the empty filter capacitors prevent the retroactive current limitation from responding via the diodes D 3 and D 3 ' and the resistors R 7 and R 7' . The series transistors Ts 3 , Ts 3 ' are immediately turned on before they could be kept blocked by the charged filter capacitors C 1 , C 1' via the control transistors Ts 2 , Ts 2 ' .
Claims (4)
daß zwischen der Basis des Längstransistors (Ts 3) und dem einen Pol (-48 V) der Spannungsquelle ein Steuertransistor (Ts 2) angeordnet ist, dessen Basis über einen dritten Widerstand (R 4), die Kollektor-Emitter-Strecke eines Quertransistors (Ts 1) und einem vierten Widerstand (R 2) mit dem anderen Pol (0 V) der Spannungsquelle verbunden ist, wobei der Emitter des Steuertransistors (Ts 2) direkt und der Emitter des Quertransistors (Ts 1) über eine Zenerdiode (D 1) mit dem einen Pol (-48 V) der Spannungsquelle verbunden ist,
daß die Basis des Quertransistors (Ts 1) über einen fünften Widerstand (R 3) und eine Diode (D 2) mit der einen Ader (a) der Leitung verbunden ist, und
daß die Basis des Steuertransistors (Ts 2) über eine Parallelschaltung aus einem Siebkondensator (C 1) und einem sechsten Widerstand (R 6) mit dem Emitter des Längstransistors (Ts 3) verbunden ist (Fig. 1). 1. Circuit arrangement for DC remote power supply of devices in telecommunications systems, for. B. subscriber facilities, line amplifiers and. Ä. Via a two-wire line with at least one control amplifier acting as an electronic choke between the poles of the supplying voltage source and the two wires, the control amplifier having a series transistor and a resistor between its emitter and one pole of the voltage source, characterized in that the base of the Series transistor (Ts 3 ) is connected to the other pole (0 V) of the voltage source via a second resistor (R 1 ),
that between the base of the series transistor (Ts 3 ) and the one pole (-48 V) of the voltage source, a control transistor (Ts 2 ) is arranged, the base of which, via a third resistor (R 4 ), the collector-emitter path of a transverse transistor ( Ts 1 ) and a fourth resistor (R 2 ) is connected to the other pole (0 V) of the voltage source, the emitter of the control transistor (Ts 2 ) directly and the emitter of the transverse transistor (Ts 1 ) via a Zener diode (D 1 ) to which one pole (-48 V) of the voltage source is connected,
that the base of the transverse transistor (Ts 1 ) is connected via a fifth resistor (R 3 ) and a diode (D 2 ) to one wire (a) of the line, and
that the base of the control transistor (Ts 2 ) is connected via a parallel circuit comprising a filter capacitor (C 1 ) and a sixth resistor (R 6 ) to the emitter of the series transistor (Ts 3 ) ( Fig. 1).
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